工业过程中蒸汽凝结水的再利用

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1、工业过程中蒸汽凝结水的再利用中能环科：杨宇程一、凝结水回收利用的意义 二、凝结水回收利用的几点要素 三、凝结水回收处理过程出现的典 型问题 四、凝结水处理技术发展历程 五、工业评价六、中能环科新型的膜技术 一、凝结水回收利用的意义 目前凝结水回收利用状况 凝结水中所含热值在炼化行业的定位 回收利用凝结水中的误区 由于在工艺过程中凝结水有不同程度的污染 * 直接排放到自然水域 * 被集中回收后作循环水的补充水 * 冬季作采暖水的补充水。现阶段我国工业凝结水回用状况以100t/h计算： 年排放凝结水量：100吨/时8400时=84万吨； 凝结水热值：按处理后凝结水95 与常温25 下的热能差值折算

2、成 80元/吨中低压蒸汽热量，可计算出凝结水热值为8.60元/吨； 凝结水水值：凝结水水值可按原水价格计，为4元/吨； 凝结水总价值:热值水值8.60元+4元=12.60元/吨； 年排放凝结水价值：84万吨12.60元/吨=1058.4万元凝结水排放损失计算（以100t/h计）凝结水直接排放：年直接损失RMB 1058.4万元/年作循环水补充水：年直接损失RMB 722.4万元/年（不 包含冷却时蒸发损失和热量对循环水系统的副作用）作采暖水使用：年直接损失RMB 793.8万元/（不包括 采暖系统外排水损失）冬季采暖其他季节做循环水补充水：年直接损失RMB 541.8万元/年（不包括采暖系统外

3、排水损失，不包含 冷却时蒸发损失和热量对循环水系统的副作用）以每小时100吨/时计，每年可回收的热量为8400吨标准煤,减少温室气体22000吨。按500万吨炼量的炼化企业可以降低综合能耗的一个百分点。所以说，蒸汽凝结水回收的重要意义还在于节能。 凝结水中所含热值在炼化行业的定位p未用尽汽化潜热蒸汽作为一种最经济的热载体，它的汽 化潜热是显热的5.4倍。p直接降温 p降级使用回收利用凝结水中的误区二、凝结水回收利用的几点要素高温段回收处理直接返回除氧器工艺的针对性要强回收处理的经济运行点装置的运行安全自动化程度高三、凝结水回收处理过程出现的 典型问题突发型泄露和混水冲击 管路水击 设备的防腐

4、质量保障 长周期运转四、凝结水处理技术降温处理技术 类萃取技术 复合双层膜(铺膜爆膜)技术 活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维 吸附凝结水处理技术 降温处理常规凝结水除铁技术采用常规的离子交换技术，使用阳床脱除 有害离子，使蒸汽凝结水达到锅炉的用水要求 。 降温后常规的化学除盐处理此种方法从工艺上最简单可靠，但是它失 去了凝结水回用的意义，将大量的低温热和凝 结水的高品质全部浪费，使企业损失大量的经 济效益。 类萃取技术类萃取技术原理树脂表面的活性基团使乳化油滴破乳、黏 附在树脂表面并聚集到一起形成大油滴，然后 脱离树脂表面。形成的大油滴可利用重 力分离法进行油水分离属于高温树脂处理运用范畴，

5、除油过程是利 用萃取原理，进行含油凝结水的破乳、富集、分 离，使油得以除去的过程。在这个过程中可以用如下几个环节来表述：当含油冷凝水上行流经树脂填充区时，油类乳化微滴被萃 取捕获。 当油聚集一定量(油膜增厚)时，将以大油滴的形式被水流 带走。 大油滴随着上行的水流流经一个垂直安装的井筒，被直接 送到富油动态层。 大油滴进一步聚集，并上浮致装置顶部的油层区。 水在井口处折而下行，从侧出水口连续输出。 顶部结集的油类物通过一个自动的液控制器由装置顶部排 出。运用树脂除油工艺还未见文 献报道对烃类衍生物的去除效果 ，同时存在树脂耐温问题，能否 满足高温下长周期的安全运行以 及对小分子烃类的去除，尚需

6、考 证。 复合双层膜技术复合双层膜凝结水精处理系统中覆盖 在滤元表面上粉状的介质一般为两层，其 作用就是对凝结水中的油及悬浮杂质进行 架桥、拦截、吸附、过滤，同时根据复合 双层膜凝结水精处理系统的不同使用目的 ，如凝结水除油、凝结水除铁及凝结水除 离子等，可选用不同的粉状的介质及过滤 流速。 覆盖成膜示意图用树脂或微粒均匀铺在滤层表面，截留 需去除杂质，饱和或接近饱和时，将膜爆去 ，重新铺膜。这种方法存在一些弊端，主要 是：使用后的树脂或微粒必须弃去，不能 再生和重复利用，设备运行费用高；不能 保证铺膜绝对均匀，效果不稳定；步骤多 、隐患多、一旦泄漏，油就会污染滤元，使 处理后的凝结水被二次污

7、染；靠物理方法 截除凝结水中直径为几十到几百的分散态油 效果很差，而且有温度限制，不易达到中压 炉进水要求。 活性分子膜超微过滤组合 多官能团纤维吸附凝结水处理工艺及其特点活性分子膜活性分子膜超微过滤超微过滤组合组合多官能团多官能团纤维吸附纤维吸附在蒸汽凝结水不降至常温的条件下，运用活性 分子膜超微过滤和带大量官能团的复合碳纤维吸 附方法，能够有效的去除凝结水中乳化态、溶解 态各种烃类及其衍生物。同时在活性分子膜和复 合碳纤维所带官能团的作用下，脱除水中的二三 价金属离子。这种工艺具有操作、管理简便、高 温吸附性能好、处理费用低以及容易实现自动控 制和在线检测等技术特点。 工艺流程 装置流程装

8、置特点耐高温 安全避免二次污染防污堵在 线 甄 别 系 统超 微 过 滤 器净 水 箱纤 维 吸 附 罐原 水 箱原水箱 高温凝结水收集起来后首先要进入原水箱， 原水箱实际上可称为油水分离器。凝结水从布水 装置进入原水箱，布水装置有两个作用：一是使进水均布；二是降低水的湍流速度， 延长凝结水在原水箱内的有效停留时间，使游离 态和机械分散态油更易与水分离。原水箱上部设有溢流堰，利用物理沉降作用 ，可将大部分游离态及机械分散态油除去，使水 中油含量降到30ppm以下原水箱结构及作用 结构示意图： 可去除大量游离态及机械分散态的油，使水中油含量降到30ppm。在线甄别控制系统 本系统由在线测量单元和

9、PLC组成 。PLC可实现时序控制，各在线测量单元 在此程序控制下运行。模糊控制平台的强 容错设计使任一在线测量单元出现故障时 都不会影响系统对原料水污染程度的判断 。当实际进水指标超过设定值时，系统报 警并自动切除超标水。提高了装置的抗冲 击性，保证了装置的安全。不合格水返回重新处理净 水 箱原水箱超微过滤器超微过滤器超微过滤器纤维吸附罐纤维吸附罐纤维吸附罐自 动 控 制 系 统双 向 通 讯在 线 水 质 甄 别 系 统 检测指标包括：油、pH、DD、温度、压力、流量超 标 水 排 放活性分子膜超微过滤器超微过滤器主要是由耐 高温多层镀膜陶瓷过滤元 件及自动半再生系统组成 。陶瓷滤芯经过特

10、殊化 学工艺处理后，在过滤管 表面及微孔内形成多层固 化的活性分子膜。超微过滤器主要作用 一次性截留0.1m的全部微粒； 截留95%的胶体微粒(0.0010.1m)； 以络合形式截留部分高价金属离子； 去除余量机械分散态油和部分乳化油，使水 中油含量降至5-6ppm； 保障复合碳纤维的工作条件，延长碳纤维官 能团的寿命。超微过滤器原理 过滤管上的微孔及高分子骨架活性分子膜陶瓷过滤 工艺是吸附、表面过滤、 深层过滤相结合的一种过 滤方式，过滤精度接近纳 米级。处理超微过滤器的 化学物质选自含有CIT、 MIT、EGM、GME及SLS的组 合集合。超微过滤器再生 超微过滤器采用半再生方法，一般24

11、 小时再生一次（可据实际情况而定）。使 用160-260的蒸汽，对超微过滤器进 行反向清洗，以使其中的分子膜和官能团 得以再生。在一个超微过滤器进行反洗的 时候，其余超微过滤器继续工作，对纤维 吸附罐供水。纤维吸附罐 l纤维吸附罐属精密过 滤装置 l主要过滤元件为带有 大量官能团的纤维吸 附毡纤维吸附罐特点l复合碳纤维具有细孔结构密集和比表面积 巨大、吸附能力强等特点，同时在加工过 程中经化学物质反复炭化、活化后带有大 量官能团。 l在化学处理的过程中可以根据凝结水的不 同水质情况选择不同的活化物质使带有相 应的官能团。经处理加工后的碳纤维具有 选择性吸附功能。纤维吸附罐主要作用活性碳纤维孔隙

12、结构模型l去除剩余的油和无机 离子，使水中油含量 降至1ppm以下；l总铁含量降至 50g/l。纤维吸附罐再生 纤维吸附罐同样采用半再生方法，一般24 小时再生一次（可据实际情况而定）。纤维吸附 罐再生使用160-260蒸汽，通过对纤维吸附 罐反吹，使其中的复合纤维进行脱附，使官能团 得以再生。每次再生时间为十分钟，使用压力为 1.0MPa 的过热蒸汽，。在一个纤维吸附罐进行反洗的时候，其他 纤维吸附罐正常运行。自动控制系统软件包 自动控制系统软件包：本系统采用计算 机集中控制系统。包括模拟人工智能的模糊 控制软件和可靠的PLC自动控制系统。采用逻辑时序及程序控制，各单元既可以 根据各自的运行

13、情况来进行自动控制，又可 以在运行时相互配合、协同作战、统一成一 个完整的系统。保证了装置的安全，降低了劳动强度。 。自动控制系统根据工艺的技术要求，我们把凝结水再生自动 控制系统进行集中控制，实现对工艺流程、运行工 况进行监视、控制、报警、数据处理、数据记录、 实时/历史数据曲线显示等功能。本系统采用PLC+上位PC机+工控软件的结构模 式，控制系统采用可编程序控制器(PLC)进行程序 控制，顺控逻辑设计符合工艺系统的控制要求。 PLC的CPU内置以太网通讯接口，无须另外配置通讯 模块，即可通过高速的以太网与上位机通讯。自控系统结构图上位机工艺特点 一、耐高温该工艺在高温条件下直接就能对蒸汽

14、凝结 水进行处理。摒弃了用空冷器或循环水降温、 浪费大量热能的环节，可最大限度的回收热量 ，取得良好的经济效益。安全可靠、运行成本 低且运行周期长。工艺特点 二、安全本着为企业服务、为用户着想的原则，我 们把生产安全放到了首要位置，同时兼顾考虑 了降低劳动强度的要求。本装置采用了: 动态在线污染甄别控制系统，增加了装置的抗 冲击性 自动交替再生设置保证了生产的连续性，降低 了劳动强度 模拟人工智能的模糊控制软件和可靠的自动控 制系统工艺特点三、防污堵 本系统无需人工操作，可按检测情 况自动清洗截留物，正常情况下连续运 行，大大降低了劳动强度和操作次数。工艺特点四、避免二次污染由于无降温装置，凝

15、结水就避 免了在降温装置内形成的二次污染 。投资及回收期低投入高回报企业效益如下： 总投资：650万元（含回收，以处理量100吨/时装置计） 年回收凝结水量：100吨/时8400时=84万吨； 凝结水热值：按处理后凝结水95 与常温25 下热能差值折算成 80元/吨中低压蒸汽热量，可计算出凝结水热值为8.60元/吨； 凝结水水值：凝结水水值可按原水价格计，为4元/吨； 凝结水总价值：8.60元+4元=12.60元/吨； 年回收凝结水价值：84万吨12.60元/吨=1058.4万元； 年运行成本费：60 万元（包含气、电、管理费） 静态投资回收期：650/（1058.4-60）=0.65年（7.

16、8个月）部分成功案例中石化股份有限公司天津分公司（芳烃部）中石化股份有限公司齐鲁分公司胜利炼油厂 中石化股份有限公司荆门分公司中石化股份有限公司西安石化分公司中石化股份有限公司南阳石蜡精细化工厂部分成功案例中石化股份有限公司沧州分公司 中石化股份有限公司天津分公司（炼油部）中石化股份有限公司中原油田石油化工总厂山东东明石化集团有限公司 山东齐旺达石油化工有限公司 -中石化天津分公司炼油部 100t/h凝结水处理装置五、工业评价为了进一步验证活性分子膜超微过滤 和多官能团纤维吸附工艺对炼油厂蒸汽凝 结水的处理效果，检验装置对凝结水处理 能力的稳定性， 获取炼油化工装置蒸汽凝 结水进入高压锅炉回收利用的现场数据。 以期验证空速、温度、ZH因子（综合污染 指数）的函数关系，为工业装置推广提供 可靠的量化设计依据。试验目的工业评价过程 时间： 2006年 5 月 8 日开始至 7 月 9 日结束。 工业评价地点和化验分析